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Nature子刊:张锋博士再发CRISPR重要成果

标签:基因组
摘要 : 日前,麻省理工的张锋(Feng Zhang)博士领导研究团队向人们展示了CRISPR-Cas9的新应用。他们用这一技术在哺乳动物大脑中进行了基因功能的活体研究,文章发表在十月十九日的Nature Biotechnology上。

 规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,原本是细菌抵御病毒的重要武器,现在这一组合已经成为了一个通用工具,被用于在真核生物中进行位点特异性的基因组编辑。

由于这种基因组编辑技术更易于操作,也具有更强的扩展性,CRISPRs-Cas9迅速成为了科研领域的新宠儿。

日前,麻省理工的张锋(Feng Zhang)博士领导研究团队向人们展示了CRISPR-Cas9的新应用。他们用这一技术在哺乳动物大脑中进行了基因功能的活体研究,文章发表在十月十九日的Nature Biotechnology上。

张锋博士是CRISPR/Cas9技术的先驱之一。他是麻省理工学院脑与认知科学助理教授、McGovern 脑研究所和Broad研究所核心成员。去年七月,张锋荣获了美国生物医学大奖:瓦利基金青年研究家奖(Vallee Foundation Young Investigator Award),奖金25万美元。其研究组研究方向为设计新的分子工具来操控活体大脑。

在活动物体内操纵神经元的基因组,能为哺乳动物大脑的基因功能研究提供极大的便利。酿脓链球菌的Cas9(SpCas9)能够在复制中的真核细胞中编辑一个或多个基因,通过诱导移码插入/缺失(indel)突变来去除相应的蛋白。

研究人员通过腺相关病毒(AAV)载体递送SpCas9和引导RNA,在成年小鼠的大脑中分别靶标了单基因(Mecp2)和多基因(Dnmt1、Dnmt3a和Dnmt3b)。随后他们进行了生化、遗传学、电生理学和行为学实验,阐明了上述基因组修饰在神经元中起到的效果。

这项研究向人们展示,AAV介导的SpCas9基因组编辑能够帮助人们在大脑中进行基因功能的反向遗传学研究。

前不久张锋博士等人对CRISPR体系进行了改良,在七月三十日的Nature Methods杂志上展示了升级版的CRISPR敲除技术。为了改进病毒包装和引导序列,研究人员构建了一个能生成高滴度病毒的新载体(lentiCRISPRv2)。研究显示,新载体的功能性病毒滴度比lentiCRISPRv1差不多提高了十倍。他们为了进一步提高病毒滴度,还开发了一个双载体系统,通过不同的病毒载体分别递送Cas9 (lentiCas9-Blast)和sgRNA (lentiGuide-Puro)。

推荐原文:

In vivo interrogation of gene function in the mammalian brain using CRISPR-Cas9

Probing gene function in the mammalian brain can be greatly assisted with methods to manipulate the genome of neurons in vivo. The clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats (CRISPR)-associated endonuclease (Cas)9 from Streptococcus pyogenes (SpCas9)can be used to edit single or multiple genes in replicating eukaryotic cells, resulting in frame-shifting insertion/deletion (indel) mutations and subsequent protein depletion. Here, we delivered SpCas9 and guide RNAs using adeno-associated viral (AAV) vectors to target single (Mecp2) as well as multiple genes (Dnmt1, Dnmt3a and Dnmt3b) in the adult mouse brain in vivo. We characterized the effects of genome modifications in postmitotic neurons using biochemical, genetic, electrophysiological and behavioral readouts. Our results demonstrate that AAV-mediated SpCas9 genome editing can enable reverse genetic studies of gene function in the brain.

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